金属缝隙腐蚀时缝内电化学行为的研究_赵晴

金属缝隙腐蚀时缝内电化学行为的研究_赵晴 南昌航空工业学院学报 JournalofNanchangInstituteofAeronauticalTechnology 1997年 第2期 ?2 1997 金属缝隙腐蚀时缝内电化学行为的研究 赵 晴 刘炳根 (南昌航空工业学院 化学工程系) 摘要:采用一种人工横拟缝隙腐蚀装置,测定了1Cr18Ni9Ti、LY12、TC3三种材料在缝隙内的阳极回转扫描曲线、实验结果表明。极PH值的变化,浸泡一段时间后电流,时间的关系及电位的变化。 化曲线上的??b和??p是两个 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 缝隙腐蚀敏感性重要参数。 关键词:缝隙腐蚀;电化学;行为金属。 中图分类号:TQ150.1 前言 缝隙腐蚀是一种非常普遍的局部腐蚀,对一些耐蚀金属材料来说,它的危害尤其明显。近年来,人们对该领域的研究日益活跃。Wilde等较早提出用三角波动电位扫描法测金属材料的阳极回转扫描曲线以评价缝隙腐蚀倾向,黄子勋、赵永新、L.A.Yao?S?Valen等采用不同的模拟方法研究缝隙腐蚀的机理,影响因素。作者 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了一种模拟缝隙腐蚀装置,可比较方便地研究金属材料在缝内的电化学行为,对LY12、——————————————————————————————————————————————— 1Cr18Vi9Ti、TC3在缝隙内的阳极极化曲线、pH值的变化、电流,时间关系、电位的变化作了研究。〔1〕 1 实验 1.1 实验装置 人工模似缝隙腐蚀装置用有机玻璃制成。如图1所示,由三部分组成:底座、盖板和试电板。盖板和试电板紧密配合,中间夹不同厚度的聚四氟乙烯塑料薄膜调节缝隙宽度。盖板上嵌有铂片作辅助电极,并钻有小孔插参此电极或锑电极,盖板可以滑动,以使辅助电极和参比电极对准不同缝隙深处的研究电极。试片板上放置四块位置不同的试样,对应不同的缝隙深度,试片板底部引出导线。 模似缝隙腐蚀装置与信号发生器、恒电位仪、X-Y函数记录仪组成一个阳极化曲线测量系统,线路图如图2所示。 1.2 介质及试样 收稿日期:1996-11-12 第一作者:赵 晴,女,1957年出生,副教授。 图1 人工缝隙装置示意图 1-底座 2-盖板 3-试片板 4-导线 5-锑电极 6-辅助电极7-参比电极8-紧固螺钉9- ——————————————————————————————————————————————— 缝隙 图2 三角波动电位扫描测阳极极化曲线线路图 介质:3.5%NaCl溶液,用分析纯NaCl和蒸馏水配制;pH调为6.5(LY12和1Cr18Ni9Ti)7 和3.0(TC3)。 试样:将24×5mm的三种材料嵌入试片板中,非工作面涂绝缘漆。 1.3 试验方法 ??分别作出锑电极在3.5%NaCl、3.5%NaCl+0.15%AlCl3、3.5%NaCl+0.15%FeCl2的电位-pH关系曲线。 ??测量缝隙外的开放试样的阳极极化曲线。 ??在同一缝隙宽度时测定不同缝隙深度时的阳极回转扫描曲线并测量锑电极电位,从工作曲线上查找相应的pH值。 ??测量不同缝隙宽度时的阳极回转扫描曲线并测量锑电极电位,以确定pH值。 ??将试样放入模似的缝隙腐蚀装置中进行浸泡,测量电流,时间关系以及电位的变化。2 结果与讨论 2.1 破裂电位??b与缝隙宽度和缝隙深度的关系。 测量1Cr18Ni9Ti、LY12、TC3三种材料开放试样和在人工模似缝隙腐蚀装置中的阳极回转扫描曲线,所得结果如图3、图4、图5及表1表2和表3所示。在同一缝隙深度,当缝宽从0.18mm,0.72mm变化时,??b值越变越正,0.72mm缝宽时的??b值已经与开放试样的??b值 ——————————————————————————————————————————————— -随着缝隙深度的增加而变负。??b的高低是衡量材料表面膜在有Cl离子的介质中破裂难易程 1〕度的指标,因此有人曾提出用此来评价缝隙腐蚀的敏感性〔。但从实验结果来看, 不同的材料 图3 LY12在3.5%NaCl中开放试样 图4 1Cr18Ni9Ti在3.5%NaCl中开 的阳极回扫曲线放试样的阳极回扫曲线 在同样的缝隙宽度和深度时的??b与开放试样的??b值相比,变负的程度是不一样的,LY12就比1Cr18Ni9Ti变得更负一些。也就是说,LY12比1Cr18Ni9Ti在缝隙中的膜更易破裂,更易 b值或缝隙内??b值与开放试样??b值的差值来评价缝隙腐发生缝隙腐蚀。因此,用缝隙内所测?? 蚀敏感性比用开放试样的??b值更适宜。 表1 LY12阳极回转曲线参数 缝 宽(mm) 缝深(mm)1223 0.18 34441223 0.36 34441223 0.54 ——————————————————————————————————————————————— 34441324 0.72 3444 开放试样 -961-993-965 -631-637-570 -950-907-847 319270277 330357 6.15.96.5 -998-996-984-970 -658-686-604-623 -894-929-918-897 236243314274 340310380347 4.94.56.35.8 -984-997-991-920 -654-687-640-654 -911-950-865-883 257263225229 330310351266 4.74.35.95.4 ——————————————————————————————————————————————— -1070-1060-971-940 -706-718-644-650 -973-990-877-884 269272233234 364342337290 4.23.65.65.2 开路电位Ec(mv)-961-994 破裂电位Eb(mv)-665-700 保护电位Ep(mv)-902-949 Eb-Ep(mv)237249 Eb-Ec(mv)295294 pH5.34.9 表2 1Cr18Ni9Ti阳极回转曲线参数 缝 宽(mm) 缝深(mm)1121 0.18 3344 -362-279 +67+61 -153-180 220241 429340 ——————————————————————————————————————————————— 4.94.6 开路电位Ec(mv)-280-336 破裂电位Eb(mv)+100+88 保护电位Ep(mv)-110-186 Eb-Ep(mv)220274 Eb-Ec(mv)380424 pH5.85.4 9 (续表) 缝 宽(mm) 缝深(mm)1126 0.36 36461223 0.54 34441222 0.72 4454 开放试样 -341-333-495 +120+117+155 -200-173-37 320290192 ——————————————————————————————————————————————— 461450 6.46.36.5 -336-274-296-319 +84+76+134+126 -120-124-146-109 204200280235 420350430435 5.55.36.36.3 -310-311-336-287 +60+48+114+103 -139-192-136-92 199240250195 370359450390 4.53.76.35.7 开路电位Ec(mv)-289-314 破裂电位Eb(mv)+109+73 保护电位Ep(mv)-39-114 Eb-Ep(mv)148187 Eb-Ec(mv)398387 pH6.15.2 表3 TC3阳极回转扫描曲线参数 缝宽(mm)0.16 ——————————————————————————————————————————————— 开放试样 缝深(mm) 32 开路电位(mv) -360-319 破裂电位(mv) +1858+2251 2.2 保护电位??p值与缝隙宽度与深度的关系 p值比开放试样??p值的高低表明膜的修复能力。从实验结果来看,在人工模拟缝隙内的??的??p值更负。并且缝隙越窄,??p变负越多,缝隙越深,??p值也越负,这 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 在缝隙中,膜的修复 能力比在开放条件下更弱。从pH值的变化情况看,较负的??p值对应较低的pH值,即在缝隙 6〕 中溶液已经酸化,在酸性的介质中膜的溶解性更强,这和缝隙腐蚀的机理是吻合的〔。因此,用??p来判定缝隙腐蚀的敏感性也不无道理。2.3 缝隙内金属的电流,时间关系和电位的变化 经过72小时在模拟缝隙装置中的浸泡,LY12和1Cr18Ni9Ti的电流,时间关系和电位、pH值的变化如图6及表4、表5所示。一开始时,由于缝内外的电位基本上是拉开的,所以没有电流流过。随着时间的推移,电流上升后又趋于平稳,说明缝隙腐蚀一旦开始后持续进行,缝内的电位经过72小时后变负,这就是缝隙腐蚀电流流过的动力。缝——————————————————————————————————————————————— 内的pH值下降,更加促进 了缝隙腐蚀的发展。 图5 TC3在3.5%NaCl溶液中开放试样的阳极回扫曲线 图6 锑电极电位与pH值的关系 ?-NaCl ?-3.5%NaCl+0.15%AlCl3 ?-3.5%NaCl+0.15%FeCl2 表4 1Cr18Ni9Ti浸泡实验参数 时间(h)电流(??A)电位(mv)pH值 00-2796.5 102.8--223.3--332.9--472.9--572.9--722.5-3834.8 表5 LY12浸泡实验参数 时间(h)电流(??A)电位(mv)pH值 00-9006.5 1012.8--2214.2--3314--4714.3--579.6--7214.1-10953.8 3 结论 (1)缝隙内的??b值随着缝隙深度的增加而变负,随着缝隙的变窄而变负。当缝宽至0.72mm时,基本与开放试样一致。(2)缝隙内测得的??b值随缝隙深度的增加而变负,随缝隙变窄而变负。 (3)可以用??b值和??p值来评价缝隙腐蚀敏感性。 (4)浸泡后缝内材料电位变负是维持缝隙腐蚀电流的动力。 参 考 文 献 〔1〕B?E?WildeCorrosion.1992,28。 〔2〕黄子勋等.中国腐蚀与防护学报,1986,6(3):187,196。 ——————————————————————————————————————————————— 〔3〕赵永新等.中国腐蚀与防护学报,1990,10(3):253,257。 〔4〕L?A?Yao.Corroseion,1991,47(6):420。 〔5〕S?Valen.Corrosion,1995,51(10):750。 〔6〕刘永辉.金属腐蚀学原理.北京:航空工业出版社,1993。 AStudyontheElectrochemistryBehavior oftheAlloysintheManmadeCrevices ZhaoQing LiuBinggen (Dept.ofChemicalEngineering,NanchangInstituteofAeronauticalTechnology) Abstract:Inthispaper,adeviceofdeterminingthesusceptivityofmetel'sCrericeCorro-sionwasdesigned.Withthisdevice,theanodicreversingpotentialscancurvesof1Cr18Ni9Ti,LY12,andTC3alloysweredrawninNace3.5%wtSolution.TheexperimentresultsshownthatthemorenarrowCrevices,thelowerpHValueis,andbothbreakdownpo-tential??bandprotertionpotetial??pareimportantvaluetoevaluatecreviceCorrosionsus-ceptvity. Keywords:CreviceCorrosion,Electrochemistry,Behavior,Metal. ———————————————————————————————————————————————